Trín cơ sở yíu cầu vă mục đích sử dụng của xe thiết kế. Căn cứ trín việc phđn tích vă chọn ra phương ân thiết kế như trín. Trín cơ sở xâc định sơ bộ câc kích thước của câc chi tiết, cụm chi tiết cần bố trí trín khung như Accu, động cơ điện, động cơ nhiệt, số chổ ngồi... ta xâc định kích thước sơ bộ của khung cùng với đĩ lă số dầm ngang vă câc dầm phụ. Sau đđy ta sẻ đi văo cụ thể việc phđn tích vă xâc định kích thước cơ bản khung.
3.4.1. Phđn tích bố trí chung
Bố trí câc hệ thống, thiết bị trín ơ tơ đĩng vai trị quan trong trong việc giải quyết băi tôn cđn bằng trín xe, kết cấu vă tính năng động học của xe.
Bố trí hợp lí sẽ giúp cho xe cĩ kết cấu gọn nhẹ, độ cứng vững cao, tính động học tốt hơn, giảm được rung khi vận hănh.
Bố trí câc chi tiết, cụm chi tiết cịn quyết định đến kích thước vă hình dâng của ơ tơ. Với ơ tơ thiết kế lă ơ tơ du lịch bốn chỗ, chủ yếu phục vụ cho khâch du lịch tham quan ở thănh thị, câc khu du lịch, resort. Khi bố trí câc hệ thống lín chasis phải tính tôn kỹ phđn bố tải trọng tâc dụng lín ơ tơ (tải trọng động vă tĩnh). Ngoăi ra khi
bố trí câc chi tiết, cụm chi tiết cần đảm bảo tính năng động học, động lực học, tính năng dẫn hướng quay vịng của ơ tơ.
Phđn tích bố trí câc chi tiết, hệ thống trín xe:
- Ghế ngồi: Được bố trí qua việc phđn tích về tính tiện lợi vă thoải mâi của người sử
dung, trín cớ sở tham khảo câch bố trí của câc loại ơ tơ trín thị trường. Bố trí ghế ta cĩ thể chọn từ hai phương ân bố trí ghế đơn vă ghế đơi. Đối với ghế đơn thì cĩ ưu điểm lă tạo cảm giâc thoải mâi vă rộng rải cho hănh khâch tuy nhiín việc chế tạo ghế đơn lại tốn nhiều thời gian hơn vă phức tạp hơn ghế đơi. Sử dụng phương ân thiết kế ghế đơn cho ghế trước để tạo cảm giâc thoải mâi cho lâi xe, thiết kế ghế đơi cho ghế sau để tiết kiệm được khơng gian, đơn giản về cơng nghệ chế tạo vẫn đảm bảo những yíu cầu chung về ghế ngồi. Tuy nhiín, thiết kế ghế đơi chú trọng những yíu cầu của người điều khiển ơ tơ hơn những yíu cầu của hănh khâch. Đặc biệt lă yều cầu về thuận tiện khi điều khiển. Việc bố trí cụ thể được thể hiện trín bản vẽ với khoảng câch được xâc định mang lại cảm giâc thoải mâi cho người sử dụng. Việc chế tạo ghế phải tuđn theo những quy định về nhđn trắc học được quy định câc tiíu chuẩn nghănh, cụ thể ta cĩ tiíu chuẩn ngănh SỐ TIÍU CHUẨN 22TCN 256 – 99( tham
khảo trín internet)
1100 16 16 50 1860 12 00 400 420 200 H Hình 3 -18 Vị trí bố trí ghế
- Bố trí động cơ điện, động cơ nhiệt: Phụ thuộc nhiều văo phương ân bố trí, cĩ nhiều
câch bố trí như bộ kết hợp kiểu nối tiếp, kết hợp kiểu song song hay kết hợp kiểu hỗn hợp. E E M 1 2 a)
E VS VS E M 1 2 3 b) E M 1 2 c)
Hình 3 – 19 Bố trí động cơ điện vă nhiệt 1- Động cơ nhiệt, 2 - Động cơ điện, 3 – Vi sai Đặc điểm của từng phương ân được cụ thể hĩa như sau:
- Theo phương ân a: Bố trí động cơ điện ngay trín vi sai vă động cơ nhiệt được dẫn động thơng qua bộ hai bộ truyền. Kết cấu gọn, khơng sử dụng câc đăng do đĩ mă sẻ đơn giản trong việc chế tạo. Tuy nhiín bố trí kiểu năy địi hỏi phải chế tạo câc bânh răng dẫn động từ vi sai ra động cơ điện, khĩ khăn trong quâ trình chế tạo, bố trí động cơ điện khĩ khăn hơn, khơng gian để bố trí động cơ nhiệt rất khĩ khăn trong việc hăi hịa giữa bố trí ghế vă động cơ nhiệt.
- Theo phương ân b: Bố trí động cơ điện nằm trín cầu vă động cơ nhiệt ở bín phải động cơ điện, động cơ nhiệt được dẫn động thơng qua hai bộ truyền. Kiểu bố trí năy đơn giản trong kết cấu, sử dụng câc đăng cho động cơ nhiệt. Tuy đơn giản về mặt kết cấu củng như lắp đặt nhưng nĩ lại chiếm quâ nhiều khơng gian gầm xe vă rất khĩ bố trí đối với xe ta thiết kế.
- Theo phương ân c: Động cơ điện được bố trí đặt trín vi sai, nĩ dẫn động vi sai thơng qua bộ truyền bânh răng . Động cơ nhiệt bố trí trín cầu sau, trín trucj ra động cơ điện ta gắn thím bânh răng để dẫn động động cơ nhiệt thơng qua bộ truyền xích. Bố trí kiểu năy khơng gian gầm sẻ cĩ kết cấu gọn hơn rất nhiều.
Với đặc thù xe thiết kế lă phục vụ du lịch, kết cấu xe gọn nhẹ, trín cơ sở những ưu nhược điểm của câc phương ân chúng ta chọn phương ân (c) để bố trí cho xe thiết kế.
- Ắc quy vă bộ điều khiển: Trín khơng gian xe cĩ thể bố trí ắc quy ở nhiều nơi như ở
dưới ghế trước, ở khơng gian phần đầu xe. Đối với việc bố trí ở trước khơng gian đầu xe cĩ ưu điểm lă tận dụng được khơng gian phần đầu xe, tạo độ cđn bằng hơn cho xe, tuy nhiín nĩ lại cĩ nhiều nhược điểm như bố trí quâ xa động cơ điện do đĩ dđy dẫn sẻ dăi gđy tổn hao, thứ hai lă việc bố trí trươc sẻ gđy khĩ khăn hơn cho quâ trình điều khiển vă hoạt động của hệ thống lâi. Phương ân 2 cĩ thể bố trí ở dưới ghế trước. Phương an năy nhiều ưu điểm như tạo tính cđn bằng cho xe, ắc quy gần với động cơ điện do đĩ dđy dẫn sẻ ngắn vă ít tổn hao, kết cấu rất gọn, dễ dăng kiểm tra bảo dưỡng.
Bộ điều khiển đặt ngay dưới bảng tâp lơ để tận dụng khơng gian vă dể dăng trong việc kiểm tra vă sửa chữa.
1 2
Hình 3 – 20 Bố trí ắc quy vă bộ điều khiển 1- Bộ điều khiển, 2 - Ắc quy
- Pin năng lượng mặt trời: Được bố trí trín trần xe, bố trí kiểu năy vừa cĩ khả năng
hấp thụ năng lượng cao lại mang tính thẩm mỹ cao hơn lă việc tâch ra vă bố trí quanh xe. Khê năng hấp thụ của kiểu bố trí năy tuy khơng tốt nhất tuy nhiín nĩ lại mang tính thẩm mỹ cao hơn hẳn.
1
- Bố trí bình nhiín liệu: Bình nhiín lệu phải bố trí cao hơn động cơ, vă bố trí gần
động cơ để giảm đường ống, giảm tổn thất trong câc đường ống vă tăng khả năng lưu động của nhiín liệu. Thùng nhiín liệu được bố trí trín động cơ bín phải khoang hănh lý.
Sau khi phđn tích bố trí chung ta cĩ bố trí tổng thể xe thiết kế như sau:
2 3 3 4 5 6 15 E 18 16 17 19 12 14 7 8 9 10 M 1 W 11 E VS L 20 L1 L2 H Hình 3 - 22 Sơ đồ bố trí chung
1-Hệ thống treo trước, 2- Bộ điều khiển, 3-Bảng tâp lơ, 4-Cần số, 5- Băn đạp phanh, 6- Băn đạp ga, 7- Hệ thống lâi, 8- Ắc quy, 9- Động cơ điện, 10- Động cơ nhiệt, 11- Truyền xích, 12- Phanh động cơ, 13- Treo sau, 14- Cầu chủ động, 15- Bộ chuyển đổi
Nlmt, 16- Ghế trước, 17 – bình nhiín liệu, 18 – Ghế sau, 19- Bânh xe, 20 – Pin NLMT
3.4.2. Xâc định kích thước sơ bộ của Khung
Chủ yếu lă xâc định chiều dăi vă chiều rộng của sườn vă nĩ phụ thuộc văo số lượng vă kích thước của câc thănh phần bố trí trín nĩ( sơ đồ bố trí chung).
Xâc định chiều rộng W: chiều rộng của ơ tơ chủ yếu phụ thuộc văo số lượng, chiều rộng vă câch bố trí ghế. Trong phương ân bố trí ghế cho ơ tơ bốn chỗ ngồi thì chọn bố trí hai dêy ngang với câc kích thước được xâc định sơ bộ như sau:
Thơng số ban đầu lă xe chở 4 người, mỗi người cĩ chiều cao trung bình 1,70m, cđn nặng 70kg, ghế bố trí theo kiểu ghế đơi, ban đầu chọn chiều ngang ghế đơi lă 110cm, chiều dọc ghế đơi lă 45cm, chiều cao 62cm tính từ điểm thấp nhất. Cộng với việc bố trí thím câc chi tiết phụ vă lắp khung, vỏ nín chọn chiều rộng cơ bản của xe lă W = 120cm. ( Sơ bộ ban đầu )
Xâc định chiều dăi lăm tương tự nĩ bằng tổng L1 + L + L2 = 2790mm. Trong đĩ:
L: Lă chiều dăi cơ sở, L được xâc định trín cơ sở bân kính quay vịng bânh xe vă độ ổn định của xe trong quâ trính di chuyển. Nếu L quâ lớn sẻ lăm cho xe quay vịng khĩ, đặc biệt lă đường hẹp như ở Việt Nam, độ ổn định của xe củng sẽ giảm. Ngược lại, nếu L bĩ thì việc bố trí câc hệ thống sẽ gặp khĩ khăn, độ bền khung sẽ khĩ đảm bảo hơn. Ngoăi ra đố với xe ta thiết kế thì chiều dăi L cịn liín quan đến việc bố trí câc hệ thống, chi tiết trín xe như câc đăng, bố thí theo nhđn trắc học...Với mục đích thiết kế xe 4 chỗ cho việc tham quan du lịch, với đặc thù đường Việt Nam hẹp do đĩ chiều dăi cơ sở L phải được chọn phù hợp. Trín cơ sở đĩ ban đầu ta chọn L = 1860mm.
L1 = R( 20) khoảng khơng gian để bố trí vă thiết kế vỏ (170mm) + khoảng câch bânh xe với vỏ chọn (80mm) = 450mm
L2 = R(bân kính bânh xe (200m) + khoảng bố trí thím vỏ vă trừ hao bố trí câc thiết bị phụ phía đuơi xe (200m), khoảng câch bânh xe với vỏ (80mm) = 480mm.
H: Dựa văo tiíu chuẩn về chiều cao người Việt Nam ta chọn sao cho đảm bảo hăi hịa vă tính thẩm mĩ giữa chiều dăi toăn bộ, chiều cao vă chiều rộng. Với ý như vậy ta chọn H = 1650mm.
1100 16 16 50 480 12 00 1920 1150 1860 450
Hình 3 - 23 Xâc định kích thước cơ sở ơ tơ
Từ việc phđn tích bố trí câc hệ thống, chi tiết trín xe ta đê xâc đinh được kích thước cơ bản của xe thiết kế. Xâc định kích thước khung trín cơ sở đảm bảo độ cứng vững của khung. Điều năy lă vơ cùng quan trọng bởi vì độ cứng vững của khung đảm bảo độ cứng vững, tính ổn định vă an toăn cho xe.Ngoăi ra việc xâc đinh kích thước khung cần đảm bảo sao cho thuận lợi nhất về mặt lắp ghĩp vỏ cho xe, khối lượng khung xe lă bĩ nhất.
EA A VS M 1100 185 630 2350 3 2 0 220 850 6 8 0 180 470 900 1450 1730 2000 350 I II III IV V VI I II 2 9 0 570 220
Hình 3 - 24 Xâc định kích thước cơ bản khung thiết kế.
3.4.3. Vật liệu vă cơng nghệ chế tạo khung ơ tơ
Khung ơtơ thường được chế tạo bằng cơng nghệ dập hăn, liín kết giữa câc phần tử của nĩ thường lă đinh tân. Vật liệu lăm khung phải đảm bảo câc yíu cầu: giới hạn chảy dẻo cao, ít nhạy cảm với hiện tượng tập trung ứng suất cĩ thể sử dụng để gia cơng bằng câc phương phâp dập nguội, hăn. Do vậy khi chế tạo khung thường sử dụng thĩp hợp kim cĩ hăm lượng Câc bon thấp vă trung bình như : 20, 25, 30T... Đặc điểm của câc loại thĩp năy lă:
+ Cĩ giới hạn chảy vă độ bền mỏi cao, cứng hơn câc loại thĩp cacbon + Ít nhạy cảm với tập trung ứng suất vă cĩ khả năng chống được oxi hĩa cao + Cĩ tính dập nguội vă cĩ tính hăn tốt.
Hiện nay xe du lịch sử dụng phổ biến lă loại khung xương lăm bằng thĩp mỏng. Cấu trúc thĩp mỏng vă cơng nghệ hăn điện, bu lơng hay đinh tân để kết nối đê được nghiín cứu hoăn thiện hơn.
Tuy nhiín với đặc thù vă mục đích sử dụng riíng của xe thiết kế, ta chọn loại thĩp ống câc bon hình chữ nhật dùng trong cấu tạo chung. Loại thĩp năy cĩ ưu điểm dể kiếm, khối lượng nhỏ/ đơn vị độ dăi, giâ thănh thấp.
Ta lựa chọn loại thĩp hộp cĩ độ dăy < 3mm cho câc dầm chính với tiết diện 60x30x2.5mm. Với câc thơng số cơ bản như cường độ kẻo dẫn >= 400N/mm2, điểm uốn >=245N/mm2
Tuy nhiín loại thĩp năy cĩ nhược điểm khê năng chống ăn mịn khơng cao vă do đĩ phải kiểm tra vă băo trì thường xuyín hơn. Tuy nhiín ta cĩ thể khắc phục bằng câch sơn câc lớp sơn chống oxy hĩa để lăm giảm khê năng ăn mịn vă tăng độ bền cho khung xương.
Trín cơ sở kích thước vă kết cấu của khung vỏ ta xâc định phđn bố trọng lượng câc thanh thĩp liín kết theo phương ngang.
3.4.4. Đặc điểm kết cấu khung xe thiết kế
Khung cĩ kết cấu lă câc dầm dọc vă dầm ngang liín kết cứng với nhau. Câc dầm năy thường chế tạo bằng câc vật liệu cĩ tính chất đăn hồi cao như: thĩp ít câcbon, thĩp hợp kim... Câc dầm dọc vă dầm ngang cĩ tiết diện khâc nhau tùy theo kết cấu vă tải trọng tâc dụng lín khung ơ tơ. Liín kết giữa dầm dọc vă dầm ngang bằng mối ghĩp đinh tân, hăn. Chúng được gia cường bằng câc tấm bản đệm. Trín dầm dọc cĩ nhiều vị trí được khoan lỗ để trânh câc vết nứt gđy phâ hủy do mỏi.
Câc dầm ngang lăm nhiệm vụ tăng độ cứng cho dầm dọc tại câc vị trí chịu lực, đồng thời nĩ cịn dùng để đỡ câc cụm động cơ, ly hợp, hộp số, thùng nhiín liệu... nín thường cĩ tiết diện thích hợp để thuận lợi cho việc bố trí vă lắp đặt câc thiết bị đĩ. Câc dầm ngang thường được cấu thănh từ câc dầm cĩ tiết diện dạng chữ K, chữ X, chữ U hoặc kiểu để đảm bảo cho độ cững vững của khung lớn nhất theo chiều dọc vă đường chĩo, cĩ khả năng chống biến dạng uốn vă xoắn.
Dầm ngang được gắn ở đây dầm dọc hoặc ở thănh của dầm dọc, hoặc một đầu gắn văo đây dầm dọc, một đầu văo thănh dầm dọc liín kết bằng đinh tân vă tấm đệm, hoặc đơi khi chỉ bằng đinh tân hoặc mối hăn.
Thơng thường khung ơ tơ chỉ cĩ độ cứng trung bình. Khung xe cĩ độ cứng khơng cao lắm để khi vỏ cầu vă dầm cầu bị nghiíng đối với khung thì bânh xe vẫn cịn tiếp xúc với mặt đường. Để giữ cho buồng lâi vă câc cụm khâc khỏi biến dạng khi khung xe bị nghiíng, người ta đặt buồng lâi vă câc cụm khâc trín đệm đăn hồi.
Hình dâng của khung loại hai dầm dọc bố trí hai bín thường phải đâp ứng yíu cầu chính lă: Kích thước đầu trước của khung phải đảm bảo gĩc quay lớn nhất của bânh xe dẫn hướng, cĩ kết cấu hệ thống chịu lực tương đối đơn giản để thuận tiện cho việc lựa chọn vă gia cơng câc thanh dầm.
+ Hai thanh dầm dọc của xe được bố trí song song vă được nối bởi câc thanh dầm ngang tạo thănh dạng bậc thang. Chiều rộng vă cao của câc thanh dầm thay đổi theo chiều dăi của khung. Hai thanh dầm dọc cĩ chiều dăi 2,5m, sâu thanh dầm ngang 0,68m.
+ Đối với câc thanh dầm dọc chọn biín dạng mặt cắt ngang của thanh dầm dọc lă hình chữ chữ nhật tiết diện 60 x 30 x 2,5
Số lượng: 02 (thanh)
Chiều dăi mỗi thanh: 2.5 (m)
Khối lượng của 01 (m) dầm: 2,85 (Kg)
+ Đối với câc thanh dầm ngang: Chọn biín dạng (mặt cắt ngang) của thanh dầm lă hình chữ chữ nhật cĩ tiết diện 40 x 20 x 2.5 (mm), được dập từ thĩp lâ cĩ chiều dăy 2,5 (mm). Riíng đối với thanh dầm ngang số 2, 3 thì sử dụng thĩp hộp như thanh dầm dọc vì vai trị quan trong của nĩ trong việc đảm bảo kết cấu vă độ cứng vững của khung.
Số lượng: 06 (thanh)
Chiều dăi mỗi thanh: 0,68(m)
Khối lượng của 01 (m) dầm: 1,60(Kg)
Bảng 3 -2 Bảng tính khối lượng khung
STT TÍNTÍN GỌI QUY CÂCH VẬT LIỆU CHIỀU DĂI SL ĐƠN